微生物肥料研究及其在耕地質(zhì)量提升中的應(yīng)用前景

丁 琰

（高郵市耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇高郵 225600）

0 引言

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，農(nóng)業(yè)占據(jù)著不可撼動(dòng)的重要地位，多年來(lái)，我國(guó)的糧食生產(chǎn)取得了突破性進(jìn)展，其中一個(gè)因素正是得益于化肥的大量推行，但是，長(zhǎng)期過(guò)量使用化肥，也帶來(lái)了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、土壤板結(jié)、環(huán)境污染、生態(tài)惡化等一系列的問(wèn)題，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)成本提升，生態(tài)效益受到了影響，如果這一問(wèn)題無(wú)法得到解決，不僅會(huì)影響農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境之間的可持續(xù)發(fā)展，也會(huì)降低耕地質(zhì)量，影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。微生物肥料是一種新型肥料，有著綠色、安全、節(jié)約、環(huán)保的特點(diǎn)，能夠有效提升化肥利用率，促進(jìn)農(nóng)藥吸收，減少農(nóng)作物病害，保護(hù)農(nóng)田環(huán)境。在土壤污染、氣候變化、不合理施肥等因素的影響下，大力利用微生物肥料來(lái)提升耕地質(zhì)量，是當(dāng)前關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

1 微生物肥料在提升耕地質(zhì)量中的作用

1.1 改良土壤化學(xué)性質(zhì)

通常來(lái)講，微生物肥料是指含有一種或多種土壤微生物的制品，能夠改善土壤環(huán)境，促進(jìn)作物和植株的生長(zhǎng)，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活中，能獲得非常好的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用微生物肥料，可以有效活化土壤養(yǎng)分，提升植物對(duì)于土壤中養(yǎng)分的吸收率，讓植物能夠健康生長(zhǎng)，其作用原理為有機(jī)物發(fā)酵生成氨基酸、生長(zhǎng)素、纖維素等，為植物生產(chǎn)提供養(yǎng)料。在微生物肥料中，功能菌、發(fā)酵菌含量豐富，有著持久的增肥效果。如，在種植豆科植物時(shí)，使用微生物肥料，可以提高植物的固氮能力，促進(jìn)鉀、磷的分解，使之更易被植物所吸收。在微生物肥料中，還有大量微生物，能夠讓土壤中的有機(jī)物、有機(jī)質(zhì)出現(xiàn)礦化，促進(jìn)植物的吸收，提升營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用，從而改善土壤化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)和增收。

1.2 改良物理性質(zhì)

將微生物肥料投入土壤之后，微生物可以與土壤中的有機(jī)物結(jié)合，分解成腐殖質(zhì)，與鈣離子結(jié)合形成結(jié)合體，具有很好的水穩(wěn)性，可以提高土壤的保水能力，并且還能夠?qū)ν寥喇a(chǎn)生疏松作用，降低孔隙度，提高土壤的透水性能。微生物肥料是以顆粒的形式來(lái)存在，表面積較大，可以提高土壤的孔隙度，改善土壤結(jié)構(gòu)，研究顯示，在施加微生物肥料后，可以將孔隙度增加10.5%。

1.3 改良生物性質(zhì)

應(yīng)用微生物肥料，能夠形成微生物菌群，促進(jìn)土壤中真菌、細(xì)菌以及各種菌類的繁殖，促進(jìn)植物中葉綠素的合成，提高植物抗性，有效發(fā)揮出植物的抗病蟲害作用。

總體來(lái)看，應(yīng)用微生物肥料，可以提升土壤保水能力和保肥能力，改善土壤的結(jié)構(gòu)，為植物生產(chǎn)提供更為理想的環(huán)境。

2 我國(guó)微生物肥料的發(fā)展現(xiàn)狀分析

關(guān)于微生物肥料的研究，可以追溯到1895年，德國(guó)成功研發(fā)出了根瘤菌接種劑，在技術(shù)的成熟下，固氮菌、解磷菌等相繼投入了使用，此后，除了將根瘤菌應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之外，許多國(guó)家的研究人員在解磷菌和解鉀菌等其他種類菌肥方面也做了很多研究，并開(kāi)始將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中。巴西PGPR制劑、加拿大“根瘤菌+PGPR”復(fù)合菌肥等都是廣泛應(yīng)用于各類作物上的重要肥料。目前，世界上共有70多個(gè)國(guó)家都在積極地研究和推廣微生物肥料，目前，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家都已經(jīng)大力推行微生物肥料，微生物肥料的使用率已經(jīng)達(dá)到了20%以上。相較而言，我國(guó)關(guān)于微生物肥料的研究歷程相對(duì)較短，但是，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，微生物肥料相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也逐步發(fā)展成熟，在人們對(duì)食品安全、環(huán)境因素的高度重視下，微生物肥料也引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注，就當(dāng)前的研究來(lái)看，我國(guó)在微生物肥料的研究上，主要集中在幾個(gè)方面：

2.1 資源收集與鑒定

對(duì)于微生物肥料的研究，我國(guó)一直高度重視，在菌種資源的收集、保存、鑒定研究上，取得了突出進(jìn)展，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)已經(jīng)成立根瘤菌資源庫(kù)，讓菌種庫(kù)資源實(shí)現(xiàn)了高度共享，國(guó)內(nèi)也有越來(lái)越多的科研機(jī)構(gòu)參與進(jìn)來(lái)，為我國(guó)微生物肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有效支持。在菌種的鑒定上，我國(guó)也建立了微生物肥料新類群，也制定了與之相關(guān)的評(píng)價(jià)技術(shù)體系，為微生物肥料的推廣提供了有益支持。

2.2 菌種復(fù)配協(xié)同技術(shù)

如果運(yùn)用單一的微生物肥料，效果往往是有限的，只能夠?yàn)橹参锾峁﹩我火B(yǎng)分，不利于農(nóng)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，在微生物肥料的使用上，也需要關(guān)注土壤生態(tài)、土壤污染、殘留秸稈等問(wèn)題，為了滿足這一需求，需要推行多菌種復(fù)配技術(shù)，發(fā)揮出各類菌種之間的協(xié)同作用。在具體的實(shí)踐中，學(xué)界也針對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展了深入研究，構(gòu)建出了適合不同地域、不同類型農(nóng)作物的復(fù)合菌系，取得了良好的試驗(yàn)成果。

2.3 微生物肥料的作用機(jī)制

關(guān)于微生物肥料的作用機(jī)制，還有待深入研究，當(dāng)前的研究主要集中在根際促生菌方面，根際促生菌具有多種作用，能夠與土壤中的物質(zhì)形成復(fù)合物，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，還具有改良、修復(fù)土壤的重要作用。

2.4 生產(chǎn)發(fā)酵工藝

目前，關(guān)于微生物肥料生產(chǎn)發(fā)酵工藝的研究也取得了初步進(jìn)展，學(xué)界開(kāi)始運(yùn)用新的技術(shù)、理論以及設(shè)備為發(fā)酵生產(chǎn)提供了便利。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，這一方面的研究還比較薄弱，關(guān)于微生物肥料土壤增效調(diào)控技術(shù)的研究，還需要進(jìn)一步深入。

3 我國(guó)微生物肥料的發(fā)展進(jìn)程

在技術(shù)的成熟下，我國(guó)微生物肥料市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，尤其是近年來(lái)，各個(gè)地區(qū)開(kāi)始建立生態(tài)示范區(qū)，微生物肥料的用量顯著增大，其產(chǎn)品種類和功能也呈現(xiàn)出多元化的趨勢(shì)，目前常用的微生物肥料類型有固氮菌劑、根瘤菌劑、融磷菌劑、硅酸鹽菌劑、有機(jī)肥料腐熟劑、復(fù)合菌劑等多種類型，涉及的菌類包括放線菌、細(xì)菌、酵母菌、絲狀真菌。隨著企業(yè)管理的規(guī)范化與工程技術(shù)的發(fā)展，微生物肥料的生產(chǎn)工藝也表現(xiàn)出現(xiàn)代化、規(guī)范化的趨勢(shì)，越來(lái)越多的企業(yè)參與進(jìn)來(lái)，生產(chǎn)質(zhì)量得到了顯著提升，經(jīng)過(guò)了多年發(fā)展，構(gòu)建了微生物肥料標(biāo)準(zhǔn)體系。但是，從當(dāng)前來(lái)看，我國(guó)微生物肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還存在一些不足之處，在菌種的選擇上，缺乏地域針對(duì)性，適應(yīng)性不足，與之相關(guān)的配套體系也需要完善，農(nóng)民的接受度不高，還是習(xí)慣沿用以往的化肥。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)施肥體系影響了微生物肥料的推行，由于單一追求高產(chǎn)，很多地區(qū)在種植時(shí)，依然會(huì)過(guò)量使用化肥，尚未發(fā)揮出微生物肥料的作用，引起了惡性循環(huán)。

4 微生物肥料的研究趨勢(shì)

為了充分發(fā)揮出微生物肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用和價(jià)值，在下一階段，需要明確研究重點(diǎn)，將其放置在現(xiàn)有的共性問(wèn)題上。在菌種的選擇上，需要充分考慮到菌株根系分泌物對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，提高微生物肥料的競(jìng)爭(zhēng)定殖能力和適應(yīng)力。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)于具有肥效效果內(nèi)生菌資源的研究，利用系統(tǒng)生物學(xué)、分子生物學(xué)、合成生物學(xué)等技術(shù)來(lái)改造現(xiàn)有的微生物肥料，應(yīng)用系統(tǒng)代謝工程技術(shù)、基因組改組技術(shù)、基因組刪減技術(shù)、基因組快速凈化技術(shù)以及合成生物學(xué)技術(shù)，突破微生物肥料研究中的核心重點(diǎn)，研制出高效、新型、實(shí)用菌株。另外，還要加強(qiáng)微生物肥料對(duì)于植物環(huán)境脅迫耐性的研究，將微生物肥料更多的應(yīng)用在鹽堿地改造、旱作農(nóng)業(yè)方面。

近年來(lái)，在國(guó)家的高度重視以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)安全優(yōu)質(zhì)、綠色農(nóng)產(chǎn)品的需求下，微生物肥料產(chǎn)業(yè)將會(huì)繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，也將逐步從豆科接種劑朝著非豆科接種劑的方向改變，單一菌種的研究也將會(huì)取得突破性進(jìn)展。對(duì)于微生物肥料吸附載體的選擇，需要充分利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物，平衡有機(jī)肥料、微生物肥料應(yīng)用的環(huán)境效益和社會(huì)效益。在新型肥料的研究上，需要解決單一菌種效果不穩(wěn)定的問(wèn)題，關(guān)注微生物肥料的長(zhǎng)期效應(yīng)，研發(fā)出具有荒漠化修復(fù)、保水抗旱、殘余除草劑降解、土壤調(diào)理、抗病促生等作用的新型微生物肥料。同時(shí)，加強(qiáng)專用微生物肥料的研究，重點(diǎn)研究與地域適配的產(chǎn)品，將玉米、小麥、水稻、大豆等作為重點(diǎn)對(duì)象，選擇出具有匹配性的微生物菌株。在城市化進(jìn)程的發(fā)展下，耕地問(wèn)題日益顯著，因此，相關(guān)企業(yè)要不斷提高自身的創(chuàng)新能力，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，建立協(xié)同機(jī)制，與當(dāng)?shù)馗咝！⒖蒲袡C(jī)構(gòu)建立合作，走產(chǎn)學(xué)研發(fā)展道路，構(gòu)建全新的微生物肥料工藝生產(chǎn)平臺(tái)。

5 結(jié)語(yǔ)

與化學(xué)肥料相比，微生物肥料不僅能夠產(chǎn)生多種生理活性物質(zhì)，增強(qiáng)植物抗性，促進(jìn)作物吸收營(yíng)養(yǎng)，增加土壤肥力，更具有無(wú)毒高效，環(huán)境友好，節(jié)省成本等特點(diǎn)，是化學(xué)肥料最有效的替代品。合理地開(kāi)發(fā)和利用新型微生物肥料，是維護(hù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境和諧美麗，保證我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色健康發(fā)展的重要途徑。總之，微生物肥料產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)新型的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于微生物肥料的研究予以了高度重視，也做出了一系列的全新部署。目前，我國(guó)也將微生物肥料的研究作為一個(gè)重點(diǎn)部署，在未來(lái)階段下，其研究將集中在荒漠化修復(fù)、保水抗旱、抗病促生等方面，通過(guò)大力推行新型的微生物肥料，提高耕地質(zhì)量，為人們生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。